Текст книги "Вертолёт 1999 04"

Автор книги: Вертолет Журнал

сообщить о нарушении

Текущая страница: 3 (всего у книги 9 страниц)

Ми-172 – шаг в будущее

Анализ тенденций развития вертолетостроения позволяет говорить о все более широком использовании бортовых пилотажно-навигационных комплексов, основу которых составляют бортовые цифровые вычислительные машины.

Потребность в системах, помогающих пилотам выполнять полеты в любых погодных условиях и в разное время суток, увеличивается с каждым днем. Важно отметить, что достижения в производстве электроники позволяют сегодня сократить количество, габариты и вес оборудования. Разработчики отказываются от блочного метода формирования бортового комплекса, когда каждая система представлена своим блоком (вычислителем), пультом управления и индикатором. Наметилась тенденция комплексирования систем и интегрирования их функций.

Получив вначале широкое распространение на магистральных самолетах, такие системы пришли теперь и на вертолеты. Сегодня все европейские и американские фирмы – производители вертолетов учитывают эту тенденцию в своих проектах. Например, на вертолете AS-332L2 Super Puma (базовая комплектация) вместо множества стрелочных указателей устанавливаются система электронной индикации, состоящая из четырех дисплеев, и радиосвязное оборудование, интегрированное с радионавигационным. Аналогичный подход реализован итальянской фирмой Agusta и английской фирмой Westland при формировании комплекса бортового оборудования вертолета EH-101. По сообщениям журнала «Air Show», фирма Boeing намеревается вступить в XXI век с вариантом CH-47SD давно известного вертолета Chinook, установив на нем новую интегрированную цифровую систему индикации и новую автоматическую систему управления. Фирма Sikorsky для последних модификаций вертолета S-76 наряду с обычной системой предлагает систему электронной индикации, а также интегрированную систему связи и навигации фирмы Honeywell. Разрабатываемый фирмой Sikorsky S-92 уже в базовой комплектации снабжен четырьмя многофункциональными дисплеями, на которых отображается комплексная информация о состоянии всех систем.

Российские вертолеты типа Ми-172 (Ми-17-1В) в классе средних транспортных вертолетов не имеют себе равных по тяговооруженности, по простоте и неприхотливости обслуживания, но уступают современным зарубежным вертолетам по оснащенности и характеристикам пилотажно-навигационного и радиоэлектронного оборудования. Оно разрабатывалось в 70-х годах и с тех пор практически не изменилось. Но тем не менее, в настоящее время пассажирско-транспортный вертолет Ми-172 успешно эксплуатируется в различных странах мира, имеет сертификат типа российского и индийского национальных авиарегистров.

Вместе с тем, маркетинговые исследования показывают растущую потребность в недорогом и простом в обслуживании вертолете, который, однако, был бы оснащен современным цифровым радиоэлектронным и пилотажно-навигационным оборудованием. Фирмы – производители бортового авиационного оборудования каждый год предлагают новые и более совершенные комплексы, такие, как Honeywell Epic, Collins ProLine 21. Многие фирмы, отработав передовые технические и технологические решения на магистральных самолетах, предлагают вертолетные комплексы.

Разработка программы модернизации бортового оборудования вертолета Ми-172, которую Казанский вертолетный завод (КВЗ) начал в 1995 г., стала составной частью работ по модернизации семейства вертолетов Ми-8 (Ми-17). Прежде всего, необходимо было выбрать наиболее современный и перспективный комплекс бортового оборудования, имеющий малые вес и габариты, удовлетворяющий требованиям авиационных норм и правил. Одним из условий выбора было знакомство эксплуатантов авиационной техники с подобным оборудованием, что снимало бы необходимость в рекламе. Использование подобного оборудования позволило бы на базе существующей и хорошо зарекомендовавшей себя в эксплуатации машины создать вертолет с новыми потребительскими свойствами, приближающими его к передовым и перспективным разработкам ведущих мировых вертолетостроительных фирм.

Анализируя последние разработки трех всемирно известных фирм – производителей бортовой аппаратуры (Collins, Bendix King, Honeywell), сравнивая весовые и технические характеристики оборудования, учитывая возможность интегрирования и комплектования на вертолете Ми-172, Казанский вертолетный завод по рекомендации КБ Миля выбрал в качестве партнера американскую фирму Honeywell, которая обладает большим практическим опытом в области модернизации авиационного оборудования и имеет сертификат IS0-9000 канадской фирмы Kelowna Flightcraft Ltd.

Для технической реализации проекта в 1995 г. между Казанским вертолетным заводом, московским Конструкторским бюро им. М.Л. Миля и канадской фирмой Kelowna Flightcraft был заключен договор на совместные работы, причем все расходы по этой программе взял на себя КВЗ. Проект предполагал использование в качестве основы высокоинтегрированного комплекса Primus-II, позволяющего на концептуально новой цифровой основе получить полностью дублированное пилотажно-навигационное и радиосвязное оборудование и при этом снизить массу вертолета. В 1996 г. фирмой Kelowna Flightcraft были разработаны технические предложения с обоснованием выбора элементов комплекса.

Проект предполагал изменение концепции построения бортовых технических средств в соответствии с последними достижениями западных разработчиков, а также изменение внутреннего дизайна кабины пилотов. Для реализации проекта из Казани в Канаду был отправлен базовый вертолет. В течение 1996–1997 гг. российскими и канадскими специалистами были проведены работы по демонтажу отечественного бортового оборудования, приборных досок, подготовлены места для новой авионики, выполнен ее монтаж и проведены лабораторные стендовые проверки оборудования. Во втором квартале 1997 г. на базе аэропорта Kelowna (провинция Британская Колумбия) проводились летные испытания вертолета. Вертолет участвовал в международной выставке Abbotsfort Airshow-97, проходившей в Канаде, и вызвал живой интерес зрителей и специалистов.

Чем отличается модернизированный вертолет Ми-172 от базового? На вертолете установлены следующие оборудование и системы:

– дублированная система электронной индикации EDZ-756 фирмы Honeywell, выполненная на четырех дисплеях ED-800 размерами 12,7х15,2 см (5''x6''), c отдельными пультами управления DC-811 и RI-106S для каждого пилота;

– дублированная цифровая система воздушных сигналов D-60350 фирмы Penni amp;Gails;

– дублированная система измерения пространственного положения фирмы Honeywell, состоящая из двух гировертикалей VG-14H, двух курсовых гироскопов С-14А с набором необходимых датчиков и компенсаторов;

– электронная система аварийной индикации GH-3000 фирмы BF Goodrich, обеспечивающая индикацию пространственного положения вертолета, приборной скорости полета и барометрической высоты даже при полной потере бортового электропитания;

– дублированная директорная система управления DFZ-760 фирмы Honeywell, позволяющая каждому пилоту самостоятельно задавать параметры и выполнять следующие дополнительные директорные режимы: HDG – полет по линии заданного пути; VS – выдерживание заданной вертикальной скорости набора высоты и снижения; ALT PRE – выход на заданную высоту полета;DECEL – торможение с заданным темпом; ILS – инструментальный заход на посадку по посадочным маякам;ЭА – уход на второй круг; BC – заход на посадку с курсом, обратным ILS; VOR APR – проход маяка по оптимальной траектории; NAV – полет по заданному маршруту;

– дублированная интегрированная система радионавигации и радиосвязи Primus-II фирмы Honeywell, обеспечивающая пилотам возможность управлять всеми радиосвязными и радионавигационными средствами, включающими УКВ-радиостанции, ответчики ВРЛ-УВД, радиокомпасы, радиодальномеры, системы ближней и дальней навигации;

– система внутренней связи, состоящая из двух аудиопультов AV-850, что позволяет пилотам выполнять индивидуальную регулировку громкости микрофонов и телефонов своих гарнитур, прослушивать одновременно несколько приемников, громкость сигналов каждого из которых настраивается индивидуально;

– метеолокатор Primus-700, обеспечивающий в диапазоне углов сканирования антенны 60 и 120 градусов на дальностях от 0,5 до 300 морских миль обзор как земной поверхности для решения навигационных задач и задач поиска, так и воздушного пространства для обнаружения зон грозовой деятельности, зон осадков и турбулентности по технологии REACT. Primus-700 позволяет каждому пилоту задавать свой режим работы локатора – при левом сканировании антенны выполняется режим, установленный командиром вертолета, при правом – вторым пилотом;

В носовой части Ми-172 установлен метеолокатор Primus-700, который позволяет определять зоны грозовой деятельности

– система спутниковой навигации TNL-2101 I/O Approach Plus фирмы Trimble Navigation, имеющая расширенные сервисные функции и возможности.

Для работы всего комплекса оборудования на вертолете установлен цифровой радиовысотомер АА-300 фирмы Honeywell, обеспечивающий точное измерение текущей высоты в диапазоне от 0 до 2500 футов.

Все соединения установленной на вертолете аппаратуры выполнены с использованием технологии Matrix Terminal, позволяющей сократить массу, повысить надежность и долговечность соединений.

В кабине экипажа установлены новая приборная доска и центральный пьедестал, которые в соответствии с требованиями западных стандартов имеют угол наклона к вертикали 19°. Для удобства работы летчиков на полу установлены специальные ножные тангенты: одна – у ног командира, другая – у ног второго пилота. Тангенты позволяют вести радиообмен и внутренние переговоры без использования кнопки «СПУ-РАДИО» на ручках управления.

По оценкам летчиков-экспертов, установленный на вертолете комплекс радиоэлектронного и приборного оборудования фирмы Honeywell по своим характеристикам и возможностям является наиболее современным и перспективным.

Для сравнения, комплекс Silver Crown фирмы Bendix King решает аналогичные задачи, но имеет больший вес, блочную конструкцию. В нем нет системы электронной индикации, отсутствует интегрирование и дублирование систем. Аналогичное по назначению оборудование фирмы Collins имеет близкие технические и стоимостные характеристики, но меньшую степень интегрирования.

По своей структуре комплекс Honeywell состоит из двух частей – левой и правой. В каждой части есть свой генератор символов, который собирает информацию от датчиков и систем и воспроизводит ее на дисплеях, есть своя курсовая система, своя гировертикаль, радиостанция, система воздушных сигналов, своя навигационная система VOR, дальномер DME, вторичный ответчик управления воздушным движением, своя система инструментальной посадки ILS. Индивидуальный для каждого пилота пульт управления метеолокатором Primus-700 позволяет получать с локатора два различных изображения, зависящих от заданного каждым пилотом режима работы. В целях обеспечения дублирования и резервирования для каждого пилота установлены индивидуальный пульт управления директорной системой, аудиопульт, а также пульт управления системами радиосвязи и радионавигации. При отказе одного из элементов системы летчик нажатием кнопки или поворотом ручки может быстро переключиться на исправный.

В соответствии с авиационными правилами на вертолете установлен третий авиагоризонт – цветной жидкокристаллический индикатор пространственного положения вертолета GH-3000, на котором также выдается информация о скорости и барометрической высоте полета. Этот резервный прибор имеет автономный источник питания.

В составе комплекса имеется специальный аварийный пульт радиосвязи, обеспечивающий работу связного и навигационного оборудования в аварийной ситуации и до включения генераторов.

Вся полетная и навигационная информация собирается на четырех взаимозаменяемых дисплеях ED-800 (в распоряжении каждого пилота находятся два дисплея, установленные один над другим). На верхнем дисплее индицируется информация о пространственном положении вертолета, в левой верхней части экрана выдаются шкала и точное цифровое значение текущей приборной скорости полета, а также цветовой индикатор «Тренда», показывающий изменение скорости в ближайшие 10 секунд. Слева внизу индицируется значение установленной высоты на момент принятия решения. Справа внизу – индикатор и точное значение текущей радиовысоты.

В правой части экрана – шкала и точное цифровое значение барометрической высоты полета, а также цветовой индикатор «Тренда», показывающий изменение высоты. На нижнем дисплее каждому пилоту выдается навигационная информация – шкала курса в полном или секторном виде, стрелки заданного курса, азимута, КУР от выбранных навигационных средств. В правой части индикатора располагается шкала вертикальной скорости с индикацией текущего значения. На нижнем дисплее можно получить совмещенную картину навигационной информации с курсовой системы, радиолокационного изображения с локатора и маршрута полета со спутниковой системы или системы дальней навигации.

Дисплеи расположены на приборных досках, находящихся в непосредственной близости от вертикальной оси, проходящей через ручку циклического шага. Вся информация на дисплеях выдается компактно в цвете, что значительно облегчает ее восприятие.

Предупредительная информация на дисплеях выдается желтым цветом, аварийная (информация об отказах) – красным, рабочая – зеленым или синим. Яркость дисплеев регулируется автоматически, для чего на каждом из них установлено по два специальных светодиода.

При отказе одного из двух дисплеев вся информация воспроизводится на одном работающем в комбинированном виде. При работе дисплея в подобном режиме плотность информации на нем возрастает, но за счет удобной компоновки и сочетания цветов она достаточно легко считывается.

По сравнению с обычной системой индикации базового вертолета система электронной индикации (СЭИ) имеет более высокую информативность на меньшей площади. Кроме того, система постоянно производит сравнение параметров левой и правой части и в случае расхождения значений высоты, скорости, углов курса, крена и тангажа выдает предупредительные сигналы.

Специалисты-практики отметили следующие преимущества установленного комплекса:

1) полетная информация сконцентрирована в одном месте, что обеспечивает ее наглядность, доступность и полноту;

2) широкое информационное поле и эргономичная цветовая гамма дисплеев позволяют пилотам легко адаптироваться и работать;

3) на одном пульте можно просмотреть и сохранить в памяти до 12 частот радиосвязи и до 6 частот навигации, что обеспечивает простоту управления радиооборудованием;

4) можно слушать одновременно несколько приемников (СОМ, DME, VOR, ADF, ILS), причем громкость прослушивания каждого из них устанавливается отдельной ручкой;

5) графическое изображение информации, поступающей от метеолокатора, накладывается на изображение маршрута, полученного от спутниковой системы навигации, что позволяет экипажу выбрать и рассчитать оптимальную траекторию обхода опасных метеообразований, гор или зон турбулентности;

Вертолет Ми-172 на аэрошоу в Абботсфорте (Канада, август 1997 г.)

6) наличие дублированной директорной системы управления позволяет выполнять горизонтальный полет с заданными параметрами (курс, скорость, высота), определять оптимальную траекторию облета маяков VOR, выполнять вертикальное маневрирование (переход с одного эшелона на другой) с заданной постоянной скоростью, посадку по системе ILS с прямым и обратным курсами, директорный уход на второй круг;

7) система электронной индикации и директорные системы значительно снижают психофизическую нагрузку членов экипажа.

Установленный на вертолет Ми-172 интегрированный комплекс авионики фирмы Honeywell является одним из передовых и перспективных. Его применение позволит поднять на более высокий уровень культуру и технологию применения вертолетов. (Не следует, правда, забывать и о минусах такого прогресса. Один из них – цена. Весь комплекс с работами по установке составляет половину стоимости вертолета.

Второй – в довольно низкой надежности некоторых блоков, изготовленных фирмой Honeywell. Это показала отработка комплекса на летно-испытательной базе КВЗ. К сожалению, этот факт не исключение из правил. С теми же проблемами сталкивались турецкие специалисты при эксплуатации авионики на вертолетах Black Hawk UH-60А – прим. ред.). Программа модернизации вертолетов Ми-8/Ми-17, начатая Казанским вертолетным заводом, состоит из нескольких этапов:

– установка современной авионики, более полно удовлетворяющей потребностям эксплуатантов;

– совершенствование системы управления вертолета, направленное на автоматизацию основных режимов полета и поисково-спасательных операций;

– совершенствование силовой установки и несущей системы с целью повышения эффективности эксплуатации вертолетов;

– установка системы анализа состояния агрегатов и систем типа HUMS для сокращения эксплуатационных затрат и затрат по ремонту, для увеличения срока службы несущей системы, трансмиссии, двигателей и фюзеляжа.

Сегодня совершенно очевидно, что перспективы отечественного вертолетостроения напрямую зависят от того, как будут реализовываться программы создания новой и модернизации старой техники. Хочется верить, что вертолет Ми-172, укомплектованный новым современным оборудованием, займет достойное место в семействе вертолетов «Ми» и найдет своего покупателя на отечественном и мировом рынке. Для подобного оптимизма, думается, есть все основания.

Булат ВАЛИШЕВ, главный инженер КВЗ, Сергей АРИСТОВ, ведущий инженер по летным испытаниям

Сверхлегкий Ka-56

Борис ГУБАРЕВ

30 августа 1949 года совершил свой первый полет одноместный вертолет Ка-10, первенец созданного в 1948 года ОКБ Н.И. Камова. Через 20 лет ОКБ Камова пришлось вновь вернуться к проблеме создания сверхлегкого одноместного вертолета. О работе над этим проектом и рассказывает один из активных участников этой разработки – заместитель главного конструктора Борис Анатольевич Губарев.

Полномасштабный макет Ка-56

Сороковые и пятидесятые годы уходящего столетия были временем создания большого числа легких и сверхлегких вертолетов. Первым, кто приступил к решению этой проблемы в Советском Союзе, был Н.И. Камов.

В 1946 г. под его руководством был построен первый советский одноместный вертолет Ка-8 «Иркутянин» – «воздушный мотоцикл», как его назвали журналисты после демонстрации на воздушном параде в Тушино 25 июля 1948 г. Вертолет был построен по соосной схеме с мотоциклетным двигателем мощностью 38 л.с.

После успешных полетов вертолета Ка-8 Н.И. Камову поручается создание на его базе вертолета наблюдения и связи для кораблей Военно-морского флота.

Н.И. Камов существенно улучшает конструкцию Ка-8 и создает новый одноместный вертолет Ка-10, но уже с авиационным поршневым двигателем АИ-4Г главного конструктора Ивченко А.Г. Так случилось, что Ка-10 не стал первым серийным вертолетом фирмы, но создание малоразмерных летательных аппаратов надолго осталось прерогативой фирмы «Камов».

Ка-8

Ка-10

В 1971 г. решением Правительства коллективу ОКБ была поручена разработка сверхлегкого одноместного вертолета в интересах Вооруженных сил СССР. Работы по проекту возглавил заместитель главного конструктора Сергей Николаевич Фомин.

В соответствии с техническим заданием вертолет должен был быть спроектирован так, чтобы обеспечить его укладку в транспортировочный контейнер цилиндрической формы диаметром не более 500 мм.

Это требование определялось базированием вертолета как на надводных, так и на подводных судах Военно-морского флота и транспортировкой к месту эксплуатации через торпедные аппараты. Из транспортировочного состояния в эксплуатационное вертолет должен приводиться одним человеком в течение 15 минут.

И еще одно немаловажное требование было выдвинуто заказчиком – длительная эксплуатация вертолета при полной автономности от места базирования.

Эти требования сразу определили концепцию конструктивного решения вертолета – он должен быть складным, с минимальным количеством отсоединяемых элементов.

Были рассмотрены различные компоновочные решения, изучен опыт американцев, которые в 1956-57 гг. проводили конкурс проектов одноместных вертолетов.

В результате большого объема расчетно-конструкторских работ вертолет был выполнен по схеме «складного угла» с размещением пилота так же, как на вертолете Ка-10. Вертолет был оснащен роторно-поршневым двигателем воздушного охлаждения и колесным шасси с хвостовой упругой опорой.

Применение роторно-поршневого двигателя с воздушным охлаждением, работающего на автомобильном топливе, решало многие задачи: уменьшились габариты двигателя по сравнению с обычным поршневым; работа его стала более равномерной; снизился уровень вибрации и шума; возросла устойчивость к запуску в условиях низких температур. Кроме того, упрощалась задача обеспечения вертолета топливом и маслами при удалении от места базирования.

В процессе разработки был построен полномасштабный макет вертолета, на котором до мельчайших подробностей отрабатывались на уровне рабочей документации основные компоновочные решения и конструкция узлов складывания агрегатов и элементов вертолета.

Параллельно с макетом был создан опытный образец основного модуля вертолета.

Конструктивно решение узлов складываемых элементов вертолета было выполнено по схеме одноподвижных кинематических пар. Таких пар, которые обеспечивали процесс складывания или развертывания машины в эксплуатационное состояние, было шесть.

Отделяемыми элементами конструкции являлись только 4 лопасти соосных несущих винтов. Стыковка лопастей осуществлялась быстроразъемным пальчиковым соединением с фиксирующей пружинной задвижкой.

Несущая система (за исключением лопастей) и система управления вертолетом не требовали никаких регулировочных работ после развертывания вертолета в эксплуатационное состояние.

Схема управления вертолетом

Фильмограмма сборки Ка-56

В результате натурной отработки конструкции вертолета удалось добиться того, что время приведения вертолета из транспортировочного положения в эксплутационное одним человеком составило менее 10 мин.

При взлетной массе 220 кг и при мощности роторно-поршневого двигателя 40 л.с. вертолет поднимал полезную нагрузку более 110 кг.

Вертолет мог преодолеть расстояние до 150 км со скоростью 110 км/ч на высотах полета до 1700 м.

К сожалению, вертолет не удалось довести до летных испытаний из-за недоведенности роторно-поршневого двигателя. Как это ни парадоксально, авиационные двигатели малой мощности до сих пор остаются для нас проблемой.

Затем наступили новые времена, и перед ОКБ были поставлены новые задачи. Но опыт создания такого «складывающегося» вертолета до сих пор является интересным и по-своему уникальным.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ